אנרגיה אלטרנטיבית המתקבלת מטורבינות רוח היא עניין רב לחברה. ישנן אישורים רבים לכך ברמת התרגול הביתי האמיתי.
בעלי נדל"ן פרברי בונים טחנות רוח במו ידיהם ומסתפקים בתוצאה, אם כי ההשפעה יכולה להיות קצרת מועד. הסיבה - במהלך ההרכבה, מחולל הרוח לא חושב באופן תקין.
מסכים, לא הייתי רוצה לבזבז זמן וכסף על הפרויקט, כדי לקבל התקנה לא יעילה. לכן חשוב להבין כיצד לחשב את מחולל הרוח, ועל פי אילו פרמטרים לבחור את יחידות העבודה העיקריות של טורבינת הרוח.
המאמר מוקדש לפיתרון של שאלות אלה. החלק התיאורטי של החומר מתווסף באמצעות דוגמאות להמחשה והמלצות מעשיות להרכבה של גנרטור רוח.
חישוב מחולל רוח
היכן להתחיל לחשב את מערכת ההתרבות של חשמל מאנרגיית הרוח? בהתחשב בכך שאנו מדברים על מחולל רוח, ניתוח ראשוני של ורד הרוח באזור מסוים נראה הגיוני.
פרמטרים עיצוביים כמו מהירות הרוח והכיוון האופייני לטריטוריה מסוימת הם פרמטרים עיצוביים חשובים. הם קובעים במידה מסוימת את רמת ההספק של טחנת הרוח, שתהיה בר השגה.
קשה לדמיין מחוללי רוח בעלי כוח כזה. אבל עיצובים דומים קיימים ועובדים ביעילות. עם זאת, חישובים של מבנים כאלה מראים עוצמה קטנה יחסית בהשוואה למקורות אנרגיה מסורתיים.
מה שראוי לציין, התהליך הזה הוא בעל אופי ארוך טווח (לפחות חודש), וזה די ברור. אי אפשר לחשב את הפרמטרים הסבירים ביותר של מהירות הרוח ואת הכיוון הכי תכוף שלה באמצעות מדידה אחת או שתיים.
יידרשו עשרות מדידות. עם זאת, פעולה זו נחוצה באמת אם יש רצון לבנות מערכת יצרנית יעילה.
כיצד לחשב את כוחה של טחנת רוח
מחוללי רוח ביתיים, במיוחד אלה המיוצרים במו ידיהם, טרם נאלצו להפתיע אנשים בעלי עוצמה גבוהה. זה מובן. צריך רק לדמיין תורן מסיבי בגובה 8-10 מ ', המצויד בגנרטור עם להבי רוטור של יותר מ -3 מ'. וזה לא המתקן החזק ביותר. רק כ -2 קילוואט.
לשירות של טחנות רוח של כוח כזה משתמשים במסוקים וצוותים של מומחים, המונים עד תריסר אנשים. כדי לחשב תחנת כוח כזו מעורבים מספר גדול עוד יותר של מבצעים
באופן כללי, אם אתה מסתמך על טבלה סטנדרטית המציגה את היחס בין כוחו של מחולל הרוח ואת התוחלת הנדרשת של להבי הרוטור, אין מה להפתיע. על פי הטבלה, יש צורך במדחף של 10 מטרים לטחנת רוח של 10 וואט.
יידרש בורג בקוטר של 14 מ 'לתכנון 500 וואט. במקרה זה, פרמטר טווח הלהבים תלוי במספרם. ככל שהלהבים רבים יותר, ההיקף קטן יותר.
אבל זו רק תיאוריה, בגלל מהירות הרוח שלא תעלה על 4 מ '/ ש'. בפועל, הכל שונה במקצת, וכוחם של מתקנים ביתיים שנמצאים בתוקף זמן רב מעולם לא עלה על 500 וואט.
לפיכך, בחירת הכוח כאן מוגבלת בדרך כלל לטווח של 250-500 W עם מהירות רוח ממוצעת של 6-8 מ '/ ש'.
טבלת התלות בכוח מערכת אנרגיית הרוח בקוטר הרוטור ומספר הלהבים. ניתן להשתמש בטבלה זו לחישובים, אך תוך התחשבות בהקמתה תחת פרמטר מהירות רוח של עד 4 m / s (+)
מנקודת מבט תיאורטית, כוחה של תחנת כוח רוח מחושב על ידי הנוסחה:
N = p * S * V3/2,
איפה:
- ע - צפיפות מסות אוויר;
- ס - השטח המפוצץ הכולל של להבי המדחף;
- V - קצב זרימת אוויר;
- נ - קצב זרימת אוויר.
מכיוון ש- N הוא פרמטר המשפיע באופן דרמטי על כוחו של מחולל הרוח, ההספק האמיתי של המתקן יהיה קרוב לערך המחושב של N.
חישוב ברגי טורבינת רוח
בעת תכנון טחנת רוח, משתמשים בדרך כלל בשני סוגים של ברגים:
- מכונף - סיבוב במישור האופקי;
- הרוטור של סבוניוס, הרוטור של דריה - סיבוב במישור אנכי.
ניתן לחשב את עיצוב הברגים עם סיבוב בכל אחד מהמטוסים באמצעות הנוסחה:
Z = L * W / 60 / V
איפה:
- ז - מידת המהירות (המהירות הנמוכה) של הבורג;
- ל - גודל האורך המתואר על ידי להבי המעגל;
- W - מהירות (תדר) של סיבוב הבורג;
- V - קצב זרימת אוויר.
על בסיס נוסחה זו ניתן לחשב בקלות את מספר המהפכות W, את מהירות הסיבוב.
זה העיצוב של הבורג שנקרא "רוטור דארייר". גרסה זו של המדחף נחשבת ליעילה בייצור גנרטורים רוח בעלי כוח וגודל קטן. לחישוב הבורג כמה תכונות
יחס עבודה של סיבובים ומהירות הרוח ניתן למצוא בטבלאות הזמינות ברשת. לדוגמה, עבור בורג עם שני להבים ו- Z = 5, הקשר הבא נכון:
מספר הלהבים | תואר מהירות | מהירות רוח m / s |
2 | 5 | 330 |
גם אחד האינדיקטורים החשובים של אבזרי טורבינת רוח הוא צעד.
ניתן לקבוע פרמטר זה באמצעות הנוסחה:
H = 2πR * שיזוף α,
איפה:
- 2π - קבוע (2 * 3.14);
- ר - רדיוס המתואר על ידי הלהב;
- tg α - זווית חתך.
במאמר זה ניתן לקבל מידע נוסף על בחירת צורת ומספר הלהבים וכן הוראות לייצורם.
מבחר גנרטורים לטחנות רוח
לאחר הערך המחושב של מהירות הסיבוב של הבורג (W) המתקבלת בשיטה לעיל, ניתן כבר לבחור (להפוך) את הגנרטור המתאים.
לדוגמא, כאשר דרגת המהירות Z = 5, מספר הלהבים שווה ל -2 ומהירות של 330 סל"ד. במהירות רוח של 8 מ '/ ש. הספק הגנרטור צריך להיות בערך 300 וואט.
מחולל של התקנת כוח רוח "בקטע". דוגמה מייצגת לאחד העיצובים האפשריים של גנרטור של מערכת כוח רוח ביתית, שהורכבה באופן עצמאי
בעזרת פרמטרים אלה המנוע המשמש לבניית אופניים חשמליים מודרניים יכול להיות בחירה מתאימה כגנרטור לחוות רוח ביתית. שמו המסורתי של החלק הוא מנוע אופניים (ייצור ה- PRC).
זה נראה כמו מנוע מחזור חשמלי, שעל בסיסו מוצע לייצר גנרטור לטורבינת רוח ביתית. העיצוב של מנוע האופניים הוא אידיאלי ליישום כמעט ללא חישובים ושיפורים. עם זאת, כוחם קטן
המאפיינים של מנוע המחזור החשמלי הם כדלקמן:
פָּרָמֶטֶר | ערכים |
מתח | 24 |
כוח, ו | 250-300 |
מהירות סיבוב, סל"ד | 200-250 |
מומנט, נ"מ | 25 |
מאפיין חיובי של מנועי מחזור הוא שהם למעשה לא צריכים לבצע מחדש. הם פותחו באופן קונסטרוקטיבי כמנועים חשמליים במהירות נמוכה ויכולים לשמש בהצלחה עבור גנרטורים רוח.
כדי ליצור טחנת רוח, אתה יכול להשתמש בגנרטור לרכב או להרכיב את היחידה ממכונת כביסה.
חישוב ובחירת בקר טעינה
בקר טעינת הסוללה נחוץ לכל סוג של התקנת כוח רוח, כולל קונסטרוקציה ביתית.
גלריית תמונות
תמונה מאת
בקר רגיל לטחנת רוח
הבקר בתרשים החיבור של גנרטור הרוח
סוללות תחנת כוח פרטיות
שילוב של פאנלים סולאריים וטחנת רוח
חישוב מכשיר זה מצטמצם לבחירת המעגל החשמלי של המכשיר, אשר יתאים לפרמטרים המחושבים של מערכת הרוח.
מבין הפרמטרים הללו, העיקריים הם:
- מתח וגודל מקסימאלי של הגנרטור;
- כוח גנרטור מקסימלי אפשרי;
- זרם טעינת סוללה מקסימלי אפשרי;
- מתח הסוללה;
- טמפרטורת הסביבה;
- רמת לחות סביבתית.
בהתבסס על הפרמטרים שהוצגו, עשה זאת בעצמך הרכבה של בקר טעינה או בחירה של המכשיר המוגמר.
בקר טעינת סוללות המשמש כחלק מתחנת כוח רוח. מכשיר לייצור תעשייתי, שבוחר בו אתה צריך רק ללמוד בזהירות את המפרט הטכני לתיאום מדויק עם המערכת הקיימת
כמובן שמומלץ לבחור (או להרכיב) מכשיר שהמעגלים שלו יספקו פונקציית התחלה קלה בזרימת האוויר החלש. בקר המיועד לשימוש עם סוללות במתח שונה (12, 24, 48 וולט) מוזמן גם הוא.
לבסוף, בעת חישוב (בחירה) של מעגל הבקר, מומלץ לא לשכוח מהנוכחות של פונקציה כזו כמו בקרת מהפך.
בחירת סוללה למערכת
בפועל משתמשים בסוללות מסוגים שונים וכמעט כולם מתאימים לשימוש כחלק ממערכת אנרגיית רוח. אבל הבחירה הקונקרטית תצטרך להיעשות בכל מקרה. בהתאם לפרמטרים של מערכת טחנת הרוח, בחירת הסוללה מתבצעת על פי מתח, קיבולת, תנאי טעינה.
הרכיבים הקלאסיים לטחנות רוח ביתיות הם סוללות חומצה עופרת קלאסית. הם הראו תוצאות טובות במובן המעשי. בנוסף, עלות סוללה מסוג זה מקובלת יותר בהשוואה לסוגים אחרים.
גלריית תמונות
תמונה מאת
מצברים לתחנות כוח מיני
ציוד לעיבוד טורבינת רוח
הנחת מצברים על מתלים
הנחיות לבחירת מצברים
סוללות עופרת חומצה לא יומרות במיוחד לתנאי טעינה / פריקה, אך לא מקובל לכלול אותן במערכת ללא בקר.
אם יש בקר טעינה מיוצר באופן מקצועי בערכת מחוללי הרוח שיש לה מערכת אוטומציה מן המניין, השימוש בסוללות AGM או הליום נתפס כרציונלי.
גנרטור רוח ביתי. לא האפשרות הטובה ביותר, בהתחשב בכאוס של החוטים ודרישות האחסון. במצב זה של אחסון אנרגיה, אי אפשר לסמוך על השפעתם לטווח הארוך.
שני סוגים של התקני אחסון אנרגיה מאופיינים ביעילות רבה יותר ובחיי שירות ארוכים, אך הם בעלי דרישות גבוהות לתנאי טעינה.
הדבר נכון גם לסוללות המשוריינות מהסוג הליום. אבל הבחירה של סוללות אלה עבור טחנת רוח ביתית מוגבלת באופן משמעותי על ידי המחיר. עם זאת, חיי הסוללות היקרות הללו הם הארוכים ביותר ביחס לכל הסוגים האחרים.
סוללות אלה נבדלות גם על ידי מחזור טעינה / פריקה משמעותי יותר, אך בכפוף לשימוש במטען איכותי.
חישוב המהפך לטורבינת רוח ביתית
יש לציין מיד: אם העיצוב של טורבינת רוח לאנרגיה ביתית מכילה סוללה אחת של 12 וולט, הגיוני להתקין מהפך במערכת כזו.
גלריית תמונות
תמונה מאת
מהפך לתחנות כוח מיני
הפעלת ממיר זרם ישר
עקרון הרכבת מערכת מודולרית
בממוצע, צריכת החשמל של הבית היא לפחות 4 קילוואט בעומסים שיא. ומכאן המסקנה: מספר הסוללות להספק כזה צריך להיות לפחות 10 חתיכות ועדיף תחת מתח של 24 וולט. למספר כזה של סוללות, זה כבר הגיוני להתקין מהפך.
עם זאת, על מנת לספק אנרגיה מלאה ל -10 סוללות עם מתח של 24 וואט כל אחד ולשמירה יציבה על מטען, תידרש טורבינת רוח בהספק של לפחות 2-3 קילוואט. ברור שבמבנים ביתיים פשוטים לא ניתן למשוך כוח כזה.
מהפך כוח קטן (600 וואט), שניתן להשתמש בו להתקנת חשמל ביתית קטנה. אתה יכול להניע טלוויזיה או מקרר קטן מציוד כזה עם מתח של 220 וולט. אין מספיק זרם למנורות הנברשת
עם זאת, ניתן לחשב את כוח המהפך כדלקמן:
- סיכמו את כוחם של כל הצרכנים.
- קבע את זמן הצריכה.
- קבע את העומס השיא.
לדוגמא קונקרטית זה ייראה כך.
שיהיו מכשירי חשמל ביתיים כעומס: פנסי תאורה - 3 יח '. 40 וואט כל אחד, מקלט טלוויזיה - 120 וואט, מקרר קומפקטי 200 וואט. נסכם את ההספק: 3 * 40 + 120 + 200 וקבל פלט 440 וואט.
אנו קובעים את כוח הצרכנים לפרק זמן ממוצע של 4 שעות: 440 * 4 = 1760 וואט. בהתבסס על ערך ההספק המתקבל בזמן הצריכה, נראה הגיוני לבחור מהפך מבין מכשירים כאלה עם הספק פלט של 2 קילוואט.
על סמך ערך זה מחושב מאפיין מתח הזרם של המכשיר הנדרש: 2000 * 0.6 = 1200 וולט / א.
התוכנית הקלאסית של רבייה והפצת אנרגיה שהתקבלה ממחולל רוח מסוג ביתי. עם זאת, על מנת לספק אנרגיה לטווח הארוך עם מספר כה גדול של מכשירים, יש צורך בהתקנה חזקה מספיק (+)
למעשה, העומס מבני הבית למשפחה של שלושה אנשים, שם יש ציוד מלא למכשירי חשמל ביתיים, יהיה גבוה יותר מהמחושב בדוגמה. בדרך כלל, מבחינת זמן חיבור העומס, הפרמטר עולה על 4 שעות שנלקחו. בהתאם, המהפך של מערכת כוח הרוח ידרוש אחד חזק יותר.
חישוב ראשוני של טחנת הרוח מועיל לא רק להרכבה העצמאית. כמו כן, יש לקבוע את הפרמטרים האופטימליים בבחירת גנרטור רוח מוכן.
בכל מקרה יש להשתמש בנתונים המחושבים. בין אם מדובר בתחנת כוח תעשייתית ובין שהיא מיוצרת לשימוש ביתי, החישוב של כל צומת נושא עימו תמיד את היעילות המרבית של המכשיר, והכי חשוב - את בטיחות התפעול.
חישובים מוכנים מראש קובעים את כדאיות הפרויקט, מסייעים לקבוע עד כמה הפרויקט יקר או חסכוני.
האם יש לך ניסיון בפתרון בעיות כאלה? או שיש לך שאלות בנושא? אנא שתפו את כישוריכם בחישוב ועיצוב גנרטור רוח. תוכלו להשאיר הערות ולשאול שאלות בטופס למטה.